JP2015198527A

JP2015198527A - Rotary electric machine

Info

Publication number: JP2015198527A
Application number: JP2014075882A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　慎一; Shinichi Ito; 慎一伊藤; 隆之鬼橋; Takayuki Onihashi; 政人大井手; Masato Oide; 和輝相川; Kazuteru Aikawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-11-09
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: JP6355390B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine capable of efficiently cooling a stator and a rotor by reducing a pressure loss of cooling air.SOLUTION: In a cooling fan 2, an annular shroud 26 fixed coaxially with a shaft 11 is provided on a surface opposite to the surface where a plurality of fan blades 23 are mounted on a base plate 25. A frame 4 includes: an air outlet 42 at an outer peripheral side of a position where the rotating fan blades 23 pass, and an air inlet 41 at an opposite side interposing a stator 3 therebetween in a view from the cooling fan 2. The innermost side part 26IN of the shroud 26 is disposed radially outside of the innermost side part 33bIN of a stator coil end 33b where a stator coil 33 axially extends from a stator core 32.

Description

この発明は、回転電機に関するものであり、特に冷却ファンの形状、および、冷却風路を適正化することにより冷却性能を向上した回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a rotating electrical machine that has improved cooling performance by optimizing the shape of a cooling fan and a cooling air passage.

従来、回転電機の一種である回転界磁型発電機の固定子、および、回転子は、鉄心にコイルを巻装して形成されている。このような方式では、電流によるコイルの発熱（銅損）と鉄心自身の発熱（鉄損）を生じるため、回転電機の温度が上昇する。温度が上昇すると、コイル抵抗の上昇による回転電機の機能低下、および、絶縁部材等、各種素材の劣化による品質の低下を生じ、回転電機を使用する製品の機能、品質にも悪影響を及ぼす。 2. Description of the Related Art Conventionally, a stator of a rotating field generator, which is a type of rotating electrical machine, and a rotor are formed by winding a coil around an iron core. In such a system, since the coil generates heat (copper loss) and the iron core itself generates heat (iron loss), the temperature of the rotating electrical machine rises. When the temperature rises, the function of the rotating electrical machine is reduced due to an increase in coil resistance, and the quality is deteriorated due to the deterioration of various materials such as insulating members, which adversely affects the function and quality of products using the rotating electrical machine.

そこで、従来から冷却ファンの形状、および、冷却風路を適正化することにより温度の上昇を抑制する特許文献１に示すような技術が提案されている。特許文献１では、冷却ファンに近接する別部品（本例ではハウジングと端子台）によりシュラウド面を形成し、冷却風の吸入量を増加させている。 Therefore, a technique as shown in Patent Document 1 that suppresses the temperature rise by optimizing the shape of the cooling fan and the cooling air passage has been proposed. In Patent Document 1, a shroud surface is formed by separate components (in this example, a housing and a terminal block) close to the cooling fan, and the amount of cooling air sucked is increased.

また、冷却対象となる整流素子を冷却ファンの羽根の最も内側の端部よりも外側に配置し、冷却風を発熱源に当て易く構成している。また特許文献２の回転電機では、シュラウドを設けた冷却ファンを使用して、固定子、および、回転子を冷却している。 Further, the rectifying element to be cooled is arranged outside the innermost end portion of the cooling fan blade, so that the cooling air can be easily applied to the heat generation source. Moreover, in the rotary electric machine of patent document 2, the stator and the rotor are cooled using the cooling fan provided with the shroud.

特許第３５１８０１８号公報（５頁、段落００１４、図１）Japanese Patent No. 3518018 (page 5, paragraph 0014, FIG. 1) 実開昭５８−０００６６１号公報（２頁、図２〜５）Japanese Utility Model Publication No. 58-000661 (2 pages, FIGS. 2 to 5)

特許文献１に示すような、ファンの前後に吸気口、排気口がない場合には、ファンに当たった空気の全てが排出されず、空気の一部がファンを備える室内で循環してしまい、ファンの性能を十分に発揮できないという課題があった。 As shown in Patent Document 1, when there are no intake and exhaust ports before and after the fan, not all the air hitting the fan is exhausted, and a part of the air circulates in the room equipped with the fan, There was a problem that the performance of the fan could not be fully demonstrated.

また、特許文献２の構成では、ファンの羽根部分に取り付けたシュラウドの最も内側部分が、電機子コイルエンドの位置よりも回転電機の軸心側にあるため、シュラウド自身が冷却風路を塞いでしまい、冷却効率が悪いという課題があった。 Moreover, in the structure of patent document 2, since the innermost part of the shroud attached to the blade | wing part of a fan exists in the axial center side of a rotary electric machine rather than the position of an armature coil end, shroud itself obstruct | occludes a cooling air path. Therefore, there was a problem that the cooling efficiency was poor.

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、冷却風の圧力損失を低減し、効率的に固定子及び回転子を冷却できる回転電機を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a rotating electrical machine that can reduce the pressure loss of cooling air and efficiently cool the stator and the rotor.

この発明に係る回転電機は、
フレームに回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトに固定される回転子鉄心と前記回転子鉄心にワイヤを巻装して形成する
複数の回転子コイルと、前記シャフトと同軸に前記シャフトに固定され、周方向に取り付けたファンブレードを有する冷却ファンとを備えた回転子と、
前記回転子の外周側に隙間を介して配置する固定子鉄心と、前記固定子鉄心にワイヤを巻装して形成する複数の固定子コイルとを備えた固定子からなる回転電機において、
前記冷却ファンは、前記シャフトに嵌合するファンボスと、前記ファンボスに前記シャフトの軸方向に垂直に取り付けられた円盤状のベースプレートと、前記ベースプレート上に、前記ベースプレートの周方向に、前記シャフトの軸方向に向かって立設する冷却風排出用の複数のファンブレードと、複数の前記ファンブレードの前記ベースプレートに取り付けられている面と反対側の面に、前記シャフトと同軸に固定された環状のシュラウドを備え、
前記フレームは、回転する前記ファンブレードが通過する位置の外周側に排気口を備えるとともに、前記冷却ファンから見て前記固定子を挟んだ反対側に吸気口を備え、
前記シュラウドの最内側部は、前記固定子コイルが前記固定子鉄心から軸方向に延出する固定子コイルエンドの最内側部より径方向外側に配置されているものである。 The rotating electrical machine according to this invention is
A shaft rotatably supported by the frame;
A rotor core fixed to the shaft, a plurality of rotor coils formed by winding a wire around the rotor core, and a fan blade fixed to the shaft coaxially with the shaft and attached in the circumferential direction A rotor with a cooling fan;
In a rotating electrical machine comprising a stator comprising a stator core disposed on the outer peripheral side of the rotor via a gap, and a plurality of stator coils formed by winding wires around the stator core,
The cooling fan includes a fan boss fitted to the shaft, a disk-like base plate attached to the fan boss perpendicular to the axial direction of the shaft, and the shaft on the base plate in the circumferential direction of the base plate. A plurality of fan blades for discharging cooling air standing in the axial direction, and a ring fixed to the surface of the plurality of fan blades on the opposite side to the surface attached to the base plate, coaxially with the shaft With a shroud
The frame includes an exhaust port on the outer peripheral side of the position through which the rotating fan blade passes, and an intake port on the opposite side across the stator as viewed from the cooling fan,
The innermost portion of the shroud is arranged such that the stator coil is disposed radially outward from the innermost portion of the stator coil end that extends in the axial direction from the stator core.

この発明によれば、回転子と固定子の間を通過する冷却風をシュラウドで妨げることなく冷却ファンに直接吸気させることができ、固定子、回転子を効率よく冷却する冷却風路を得ることができる。これにより、回転電機の性能と品質を向上できる。 According to this invention, the cooling air passing between the rotor and the stator can be directly sucked into the cooling fan without being blocked by the shroud, and a cooling air passage for efficiently cooling the stator and the rotor is obtained. Can do. Thereby, the performance and quality of the rotating electrical machine can be improved.

本発明の実施の形態１に係る回転電機の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る回転電機の冷却風Ｗの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the cooling air W of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る回転電機の回路図である。It is a circuit diagram of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る回転電機の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の冷却ファンの斜視図である。It is a perspective view of the cooling fan of the present invention. 本発明の実施の形態１に係る冷却ファンのファンブレードの形状と比較例のファンブレードの形状とを示す側面図である。It is a side view which shows the shape of the fan blade of the cooling fan which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the shape of the fan blade of a comparative example. 本発明の実施の形態１に係る冷却ファンの他のファンブレードの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the other fan blade of the cooling fan which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る冷却ファンのＰＱ特性を示すグラフである。It is a graph which shows the PQ characteristic of the cooling fan which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係る回転電機の排気口周辺の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the exhaust port periphery of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 and Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る回転電機の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る突極型回転子の要部拡大側面図である。It is a principal part expanded side view of the salient pole type rotor which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る絶縁物の形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the insulator which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る回転電機の回転子コイルの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the rotor coil of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 2 of this invention.

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る回転電機を、図を用いて説明する。
図１は、回転電機の１種である回転界磁型発電機１００（以下、発電機１００という）の断面図である。
図２は、図１の発電機１００の冷却風Ｗの流れを示す図である。
図３は、図１の発電機１００の回路図である。
まず、本明細書で、特に断らずに「径方向」、「周方向」というときは、回転子１及び固定子３の径方向、周方向をいう。また、「軸方向」というときは、回転子１のシャフト１１の軸方向をいうものとする。また、「最内側部」とは、シャフト１１の軸心から見て最も内側に存在する部分を指し、「最外側部」とは、シャフト１１の軸心から見て最も外側に存在する部分を指すものとする。 Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating field generator 100 (hereinafter referred to as a generator 100), which is a type of rotating electrical machine.
FIG. 2 is a diagram showing the flow of the cooling air W of the generator 100 of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram of the generator 100 of FIG.
First, in the present specification, the terms “radial direction” and “circumferential direction” refer to the radial direction and the circumferential direction of the rotor 1 and the stator 3 unless otherwise specified. The term “axial direction” refers to the axial direction of the shaft 11 of the rotor 1. In addition, the “innermost part” refers to a portion that exists on the innermost side as viewed from the axis of the shaft 11, and the “outermost part” refers to a portion that exists on the outermost side as viewed from the axis of the shaft 11. Shall point to.

発電機１００は、例えばエンジン等の駆動源により得られる回転エネルギー（機械エネルギー）を電気エネルギーに変換するものであり、界磁電流により励磁され、磁界を発生させる回転子１と、回転子１と相互作用させ、電流を発生させる固定子３と、固定子３を保持するフレーム４と、ベアリング５１ａ、５１ｂを介して回転子１を回転可能に支持するブラケット５ａ、５ｂと、回転子１に界磁電流を供給する励磁器６とを備えている。 The generator 100 converts, for example, rotational energy (mechanical energy) obtained by a driving source such as an engine into electric energy, and is excited by a field current to generate a magnetic field. The stator 3 that interacts and generates current, the frame 4 that holds the stator 3, the brackets 5a and 5b that rotatably support the rotor 1 through bearings 51a and 51b, and the rotor 1 And an exciter 6 for supplying a magnetic current.

回転子１は、シャフト１１と、磁性を有する薄板をシャフト１１の軸方向に複数枚積層して構成され、シャフト１１に固定される界磁鉄心１２（回転子鉄心）と、界磁鉄心１２と略同形状で、界磁鉄心１２の軸方向両端面に配設される短絡板１３と、界磁鉄心１２にワイヤを巻装して形成される界磁コイル１５（回転子コイル）と、界磁鉄心１２と両端の短絡板１３を貫通して設けられ、軸方向両端側からこれらの部品を締結固定するボルト１６と、シャフト１１に固定されシャフト１１と同芯に回転することで冷却風Ｗを発生させる冷却ファン２と、後述する励磁回転子６２で構成される。 The rotor 1 is configured by laminating a plurality of thin shafts 11 and magnetic thin plates in the axial direction of the shaft 11, and a field core 12 (rotor core) fixed to the shaft 11, a field core 12, and the like. A short-circuit plate 13 having substantially the same shape and disposed on both axial end faces of the field iron core 12, a field coil 15 (rotor coil) formed by winding a wire around the field iron core 12, and a field Cooling air W is provided by penetrating the magnetic core 12 and the short-circuit plates 13 at both ends, and bolts 16 for fastening and fixing these components from both ends in the axial direction, and being fixed to the shaft 11 and rotating concentrically with the shaft 11. The cooling fan 2 is configured to generate and the excitation rotor 62 described later.

図４は、図１に示した発電機１００をＡ−Ａ部にて切断した切断面の要部を示す図である。
図４に示すように界磁鉄心１２の外周部には、周方向に、等間隔に界磁コイル１５のスロット収納部１５ａを挿入するスロット１２Ｓが形成されている。１つの界磁コイル１５は、スロット１２Ｓを複数個飛ばしに、離れた２つのスロット１２Ｓに絶縁紙（図示せず）を介して挿入される。１つの界磁コイル１５のうち、スロット１２Ｓに挿入される部分がスロット収納部１５ａである。また、２つのスロット収納部１５ａの端部同士を連結した状態で、界磁鉄心１２の軸方向両端面から、シャフト１１の軸方向と平行にそれぞれ延出する部分が界磁コイルエンド１５ｂ（回転子コイルエンド）である。従って１つの界磁コイル１５は、２つスロット収納部１５ａと、その端部同士を連結する２つの界磁コイルエンド１５ｂからなる。 FIG. 4 is a view showing a main part of a cut surface obtained by cutting the generator 100 shown in FIG.
As shown in FIG. 4, slots 12 </ b> S for inserting the slot accommodating portions 15 a of the field coil 15 are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the field core 12. One field coil 15 is inserted through two spaced slots 12S via insulating paper (not shown) so as to skip a plurality of slots 12S. Of one field coil 15, a portion inserted into the slot 12S is a slot accommodating portion 15a. Further, in a state where the ends of the two slot accommodating portions 15a are connected to each other, portions extending from both axial end surfaces of the field core 12 in parallel with the axial direction of the shaft 11 are field coil ends 15b (rotating Child coil end). Accordingly, one field coil 15 includes two slot storage portions 15a and two field coil ends 15b that connect the ends thereof.

界磁コイル１５を構成するワイヤの隙間には、ワニスを含浸させる。これにより界磁コイル１５の絶縁性能を確保しつつ、界磁コイルエンド１５ｂの剛性を向上させている。また、ワイヤ間及びスロット１２Ｓと界磁コイル１５の隙間をワニスで埋めることにより伝熱性能を向上させている。 The gaps between the wires constituting the field coil 15 are impregnated with varnish. Thus, the rigidity of the field coil end 15b is improved while ensuring the insulation performance of the field coil 15. Further, the heat transfer performance is improved by filling the gaps between the wires and between the slot 12S and the field coil 15 with varnish.

図１に示すように、固定子３は、薄板がシャフト１１の軸方向に複数枚積層されて構成されている電機子鉄心３２（固定子鉄心）と、電機子鉄心３２にワイヤを巻装して形成される電機子コイル３３（固定子コイル）で構成される。また、図４に示すように、電機子鉄心３２の内周部には、電機子コイル３３のスロット収納部３３ａを挿入するスロット３１Ｓが形成されている。電機子コイル３３は、スロット３１Ｓを複数個飛ばしに、離れた２つのスロット３１Ｓに絶縁紙（図示せず）を介して挿入される。１つの電機子コイル３３のうち、スロット３１Ｓに挿入される部分がスロット収納部３３ａである。また、２つのスロット収納部３３ａの端部同士を連結した状態で、電機子鉄心３２の軸方向両端面から、シャフト１１の軸方向と平行にそれぞれ延出する部分が電機子コイルエンド３３ｂ（固定子コイルエンド）である。このように１つの電機子コイル３３は、２つスロット収納部３３ａと、その端部同士を連結する２つの電機子コイルエンド３３ｂからなる。 As shown in FIG. 1, the stator 3 includes an armature core 32 (stator core) configured by stacking a plurality of thin plates in the axial direction of the shaft 11, and a wire wound around the armature core 32. The armature coil 33 (stator coil) is formed. Further, as shown in FIG. 4, a slot 31 </ b> S into which the slot accommodating portion 33 a of the armature coil 33 is inserted is formed in the inner peripheral portion of the armature core 32. The armature coil 33 is inserted through two spaced slots 31S via insulating paper (not shown) while skipping a plurality of slots 31S. Of the one armature coil 33, a portion inserted into the slot 31S is a slot accommodating portion 33a. Further, in a state where the ends of the two slot accommodating portions 33a are connected to each other, portions extending from both axial end surfaces of the armature core 32 in parallel with the axial direction of the shaft 11 are armature coil ends 33b (fixed). Child coil end). As described above, one armature coil 33 includes two slot accommodating portions 33a and two armature coil ends 33b that connect the ends thereof.

電機子コイル３３を構成するワイヤの隙間にもワニスを含浸させる。これにより電機子コイル３３の絶縁性能を確保しつつ、電機子コイルエンド３３ｂの剛性を向上させている。さらに、ワイヤ間及びスロット３１Ｓとワイヤの隙間をワニスで埋めることにより伝熱性能を向上させている。界磁鉄心１２は電機子鉄心３２の内周側に配置される。界磁鉄心１２と電機子鉄心３２との間の隙間が、冷却風Ｗが通過する冷却風路７ｂとなる。 The gap between the wires constituting the armature coil 33 is also impregnated with varnish. As a result, the rigidity of the armature coil end 33b is improved while ensuring the insulation performance of the armature coil 33. Furthermore, the heat transfer performance is improved by filling the gaps between the wires and between the slot 31S and the wires with varnish. The field core 12 is arranged on the inner peripheral side of the armature core 32. A gap between the field core 12 and the armature core 32 becomes a cooling air passage 7b through which the cooling air W passes.

フレーム４は、例えば鋳造等で製造される円筒形状の部品であり、冷却風Ｗを吸気する吸気口４１、冷却風Ｗを排気する排気口４２、フレーム４の内周側から径方向内側に向かって突出し、電機子鉄心３２の側面を保持する凸部４３ａ、４３ｂ、固定子３の軸方向の位置を決めるための位置決め部４４で構成される。固定子３は、周方向に複数設けた凸部４３ａ、４３ｂにてフレーム４内に保持されるため、図１、４に示すように、フレーム４と電機子鉄心３２の外周面の間には、冷却風Ｗが通過する冷却風路７ａが形成される。なお、後述する励磁固定子６１も、固定子３と同様に、複数の凸部４３ｃでフレーム４の内側に保持される。 The frame 4 is a cylindrical part manufactured by casting or the like, for example, and has an intake port 41 that sucks the cooling air W, an exhaust port 42 that exhausts the cooling air W, and the radially inner side from the inner periphery side of the frame 4. Projecting portions 43a and 43b that hold the side surface of the armature core 32, and a positioning portion 44 for determining the axial position of the stator 3. Since the stator 3 is held in the frame 4 by a plurality of convex portions 43a and 43b provided in the circumferential direction, the stator 4 is interposed between the frame 4 and the outer peripheral surface of the armature core 32 as shown in FIGS. The cooling air passage 7a through which the cooling air W passes is formed. It should be noted that an excitation stator 61 described later is also held inside the frame 4 by a plurality of convex portions 43c, similarly to the stator 3.

ブラケット５ａ、５ｂは、例えば鋳造等で製造される部品であり、インロー嵌合等でフレーム４との同軸度を確保しつつ、フレーム４に固定される。ブラケット５ａ、５ｂは、中心にベアリング５１ａ、５１ｂを備えており、シャフト１１を回転可能に支持している。 The brackets 5a and 5b are parts manufactured by casting or the like, for example, and are fixed to the frame 4 while ensuring coaxiality with the frame 4 by inlay fitting or the like. The brackets 5a and 5b have bearings 51a and 51b at the center, and support the shaft 11 so as to be rotatable.

励磁器６は、電源（図示せず）から供給される交流電流にて励磁され、フレーム４の凸部４３ｃにて保持される励磁固定子６１と、シャフト１１に固定され、励磁固定子６１との相互作用により界磁電流（交流）を発生する励磁回転子６２と、発生した交流電流を直流に変換する整流素子６３と、整流素子６３を保持する保持板６４を備える。界磁電流は、整流素子６３により直流に変換された後、回転子１に供給される。励磁器６は、冷却ファン２に対して、固定子３、および、回転子１を挟んだ軸方向の反対面に設置される。 The exciter 6 is excited by an alternating current supplied from a power source (not shown), and is held by the convex portion 43c of the frame 4 and fixed to the shaft 11, and the excitation stator 61 Excitation rotor 62 that generates a field current (alternating current) by the interaction, a rectifying element 63 that converts the generated alternating current into direct current, and a holding plate 64 that holds the rectifying element 63. The field current is converted into direct current by the rectifying element 63 and then supplied to the rotor 1. The exciter 6 is installed on the opposite surface of the cooling fan 2 in the axial direction across the stator 3 and the rotor 1.

次に、冷却ファン２の構成を、図を用いて説明する。
図５は、発電機１００の冷却ファン２の斜視図である。
図６（ａ）は、冷却ファン２のファンブレード２３とシュラウド２６の形状を示す図である。
図６（ｂ）は、比較例の冷却ファンのファンブレード２３とシュラウド２６ｘの形状を示す図である。
図７（ａ）、（ｂ）は、冷却ファン２のファンブレードの送風面の他の形状の例を示す図である。
冷却ファン２は、冷却風Ｗを発生させる複数枚のファンブレード２３と、シャフト１１を挿入して固定する貫通孔Ｈ１を中心に有するファンボス２４と、ファンボス２４に固定する円盤状のプレート（中心には貫通孔Ｈ３がある）であって、外周近傍にバランス調整用の重りを取り付ける貫通孔Ｈ２を備え、ファンブレード２３の一方の側面２３ａを固定するベースプレート２５と、内側に大きな円状の開口部２６ａを設けた環状のプレートであって、各ファンブレード２３の他方の側面２３ｂに固定されるシュラウド２６で構成される。各ファンブレード２３は、ベースプレート２５の外周部に、等間隔に、シャフト１１の軸方向に立設され、側面２３ｂの内周側は、シュラウド２６の最内側部２６ＩＮより内側に露出している。 Next, the configuration of the cooling fan 2 will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a perspective view of the cooling fan 2 of the generator 100.
FIG. 6A is a diagram illustrating the shapes of the fan blade 23 and the shroud 26 of the cooling fan 2.
FIG. 6B is a diagram illustrating the shapes of the fan blade 23 and the shroud 26x of the cooling fan of the comparative example.
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating examples of other shapes of the air blowing surface of the fan blade of the cooling fan 2.
The cooling fan 2 includes a plurality of fan blades 23 that generate cooling air W, a fan boss 24 that has a through hole H1 in which the shaft 11 is inserted and fixed, and a disk-shaped plate (fixed to the fan boss 24). There is a through-hole H3 in the center), which includes a through-hole H2 for attaching a weight for adjusting the balance near the outer periphery, a base plate 25 for fixing one side surface 23a of the fan blade 23, and a large circular shape on the inside. An annular plate provided with an opening 26 a, which is composed of a shroud 26 fixed to the other side surface 23 b of each fan blade 23. Each fan blade 23 is erected on the outer peripheral portion of the base plate 25 at equal intervals in the axial direction of the shaft 11, and the inner peripheral side of the side surface 23 b is exposed to the inner side of the innermost portion 26 IN of the shroud 26.

ファンブレード２３は送風面２３Ｓが四角形状になるように板材から切り出された板金である。また、ファンボス２４、ベースプレート２５、シュラウド２６も同様に、材料を機械加工して生産しており、これら部品を溶接、もしくは、ボルト止め等で接合することで冷却ファン２を形成している。なお、本実施の形態では、ファンブレード２３の送風面を長方形としているが、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、台形のファンブレード２３ｘ、もしくは、平行四辺形のファンブレード２３ｙであってもよい。 The fan blade 23 is a sheet metal cut out from a sheet material so that the air blowing surface 23S has a square shape. Similarly, the fan boss 24, the base plate 25, and the shroud 26 are produced by machining materials, and the cooling fan 2 is formed by joining these parts by welding or bolting. In the present embodiment, the air blowing surface of the fan blade 23 is rectangular, but as shown in FIGS. 7A and 7B, a trapezoidal fan blade 23x or a parallelogram fan blade 23y is used. There may be.

ファンブレード２３の形状は、ファンブレード２３を平板から切り出しているため、発電機１００の軸心からみて最も内側となる最内側部２３ＩＮから最も外側となる最外側部２３ＯＵＴまで、平面ブレード形状となる。 Since the fan blade 23 is cut out from the flat plate, the fan blade 23 has a flat blade shape from the innermost portion 23IN that is the innermost to the outermost portion 23OUT that is the outermost when viewed from the axial center of the generator 100. .

冷却ファン２は、シュラウド２６を設置する面側（吸気面側）が、電機子コイルエンド３３ｂおよび、界磁コイルエンド１５ｂの端部と、軸方向に対向するように配置している。冷却ファン２が回転すると、空気に働く遠心力により冷却ファン２内の空気が排気口４２から排出され、冷却ファン２の中心部に負圧が発生する。これにより、外気がフレーム４の吸気口４１から吸入され、冷却風路７ａ、７ｂを通過して、シュラウド２６の開口部２６ａから、冷却ファン２に吸い込まれる。このように、冷却風Ｗは、フレーム４内の冷却風路７ａ、７ｂ、冷却ファン２内を通って排気口４２から排出される。なお、排気口４２は、ファンブレード２３の外周面２３Ｃが通過する位置に設けられている。 The cooling fan 2 is disposed so that the surface side (intake surface side) on which the shroud 26 is installed faces the armature coil end 33b and the end portions of the field coil end 15b in the axial direction. When the cooling fan 2 rotates, the air in the cooling fan 2 is discharged from the exhaust port 42 due to the centrifugal force acting on the air, and a negative pressure is generated at the center of the cooling fan 2. As a result, outside air is sucked from the air inlet 41 of the frame 4, passes through the cooling air passages 7 a and 7 b, and is sucked into the cooling fan 2 from the opening 26 a of the shroud 26. Thus, the cooling air W is discharged from the exhaust port 42 through the cooling air passages 7 a and 7 b in the frame 4 and the cooling fan 2. The exhaust port 42 is provided at a position through which the outer peripheral surface 23C of the fan blade 23 passes.

ファンブレード２３は、一般的にはその表面積が広いほど大量の冷却風Ｗを吸引、排出することができる。ただし、ファンブレード２３を冷却ファン２の中央部近傍にまで伸ばして配設すると、中心部において隣接するファンブレード２３の間の隙間が小さくなり冷却風Ｗの吸引を妨げる。或いは、排気を妨げて内部に渦を発生させるといった問題が生じ、ファンの性能が低下する。 In general, the fan blade 23 can suck and discharge a large amount of cooling air W as its surface area increases. However, if the fan blades 23 are extended to the vicinity of the central portion of the cooling fan 2, the gap between the adjacent fan blades 23 at the central portion is reduced and the suction of the cooling air W is prevented. Alternatively, a problem arises that the exhaust is hindered and a vortex is generated inside, and the performance of the fan is lowered.

そこでファンブレード２３の最内側部２３ＩＮが、電機子コイルエンド３３ｂの最外側部３３ｂＯＵＴと、界磁コイルエンド１５ｂの最内側部１５ｂＩＮの間の範囲内に存在するように設定している。これにより、冷却ファン２の性能を確保しつつ、冷却風路７ａ、７ｂに面して回転子１、および、固定子３を配置し、両部品を効率よく冷却できる構成となる。 Therefore, the innermost portion 23IN of the fan blade 23 is set so as to exist within the range between the outermost portion 33bOUT of the armature coil end 33b and the innermost portion 15bIN of the field coil end 15b. Thereby, while ensuring the performance of the cooling fan 2, the rotor 1 and the stator 3 are disposed facing the cooling air passages 7a and 7b, so that both components can be efficiently cooled.

特に、ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮが、電機子コイルエンド３３ｂの最内側部３３ｂＩＮよりもシャフト１１の軸心側（径方向内側）に存在するように構成すると、ファンブレード２３が、冷却風路７ｂの直下に配置され、冷却風路７ｂを通過する冷却風Ｗの風量が増えるため、回転子１、固定子３を共に効率よく冷却することが可能となる。 In particular, when the innermost portion 23IN of the fan blade 23 is configured to be located closer to the axial center side (radially inner side) of the shaft 11 than the innermost portion 33bIN of the armature coil end 33b, the fan blade 23 can Since the air volume of the cooling air W disposed immediately below the path 7b and passing through the cooling air path 7b is increased, both the rotor 1 and the stator 3 can be efficiently cooled.

次に、シュラウド２６の機能について説明する。まず、第１に、シュラウド２６をファンブレード２３に取り付けることにより、排気をスムーズに排出でき、フレーム４内で空気が渦巻くことを抑制できる。第２に、冷却ファン２の風切り音を抑制できる。第３に、冷却ファン２自体の剛性を上げることができる。このようにファンブレード２３にシュラウド２６を取り付けることにより冷却ファン２の吸排気性能を向上できる。 Next, the function of the shroud 26 will be described. First, by attaching the shroud 26 to the fan blade 23, the exhaust can be discharged smoothly, and the swirling of air in the frame 4 can be suppressed. Secondly, the wind noise of the cooling fan 2 can be suppressed. Thirdly, the rigidity of the cooling fan 2 itself can be increased. Thus, by attaching the shroud 26 to the fan blade 23, the intake / exhaust performance of the cooling fan 2 can be improved.

ただし、シュラウド２６は冷却ファン２の一面を塞ぐ形で取り付けられるため、形状によっては冷却ファン２の吸気効率を妨げ、吸排気性能が低下する。そこで、シュラウド２６の最内側部２６ＩＮが、ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮおよび、電機子コイルエンド３３ｂの最内側部３３ｂＩＮよりも径方向外側に配置されるように構成し、シュラウド２６で冷却風路７ｂを塞ぐことなく、冷却ファン２の性能を確保できる構成としている。 However, since the shroud 26 is attached so as to block one surface of the cooling fan 2, the intake efficiency of the cooling fan 2 is hindered depending on the shape, and the intake / exhaust performance is degraded. Therefore, the innermost portion 26IN of the shroud 26 is configured to be disposed radially outside the innermost portion 23IN of the fan blade 23 and the innermost portion 33bIN of the armature coil end 33b. The performance of the cooling fan 2 can be ensured without blocking the path 7b.

次に、図６（ａ）、（ｂ）に示す２種類のファン（ファンブレード形状は同一）のファン特性を比較する。図８は、冷却ファンのＰＱ特性曲線図である。
Ｇ１は、図６（ｂ）に示す、
シュラウド２６ｘの内径＜各ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮを結んだ円の内径
の場合のＰＱ特性を示す曲線である。
Ｇ２は、図６（ａ）に示す、
シュラウド２６の内径＞各ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮを結んだ円の内径
の場合のＰＱ特性を示す曲線である。
シュラウド２６の内径を、各ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮを結んだ円の内径より大きくすることで、冷却ファン２の吸気口が拡大し、冷却ファン２の吸排気性能が向上していることが分かる。 Next, the fan characteristics of the two types of fans (fan blade shapes are the same) shown in FIGS. 6A and 6B are compared. FIG. 8 is a PQ characteristic curve diagram of the cooling fan.
G1 is shown in FIG.
6 is a curve showing PQ characteristics when the inner diameter of the shroud 26x <the inner diameter of a circle connecting the innermost portions 23IN of the fan blades 23;
G2 is shown in FIG.
6 is a curve showing PQ characteristics when the inner diameter of the shroud 26> the inner diameter of a circle connecting the innermost portions 23IN of the fan blades 23;
By making the inner diameter of the shroud 26 larger than the inner diameter of the circle connecting the innermost portions 23IN of the fan blades 23, the intake port of the cooling fan 2 is expanded and the intake / exhaust performance of the cooling fan 2 is improved. I understand.

また、上述のように、シュラウド２６の最内側部２６ＩＮが電機子コイルエンド３３ｂの最内側部３３ｂＩＮよりも径方向外側に位置するように構成すると、冷却風路７ｂと冷却ファン２の間に障害物がなくなり、冷却風路７ｂを通過する冷却風量が増えるため、冷却風路７ｂに面する回転子１、固定子３を共に効率よく冷却することが可能となる。 Further, as described above, when the innermost portion 26IN of the shroud 26 is positioned radially outside the innermost portion 33bIN of the armature coil end 33b, there is an obstacle between the cooling air passage 7b and the cooling fan 2. Since there is no object and the amount of cooling air passing through the cooling air passage 7b is increased, both the rotor 1 and the stator 3 facing the cooling air passage 7b can be efficiently cooled.

さらに、シュラウド２６の最内側部２６ＩＮが、電機子コイルエンド３３ｂの最外側部３３ｂＯＵＴよりも内側に位置するように構成すると、冷却風路７ａ側を通過した冷却風Ｗが電機子コイルエンド３３ｂの外周面から先端に沿って流れた後、冷却ファン２に吸入されるため、固定子３を効率よく冷却することが可能となる。 Further, when the innermost portion 26IN of the shroud 26 is configured to be located inside the outermost portion 33bOUT of the armature coil end 33b, the cooling air W that has passed through the cooling air passage 7a side of the armature coil end 33b. After flowing along the tip from the outer peripheral surface, the air is sucked into the cooling fan 2, so that the stator 3 can be efficiently cooled.

また、固定子３の電機子鉄心３２をフレーム４の凸部４３ａ、４３ｂで保持することで、フレーム４の内周面と電機子鉄心３２の間に冷却風路７ａを設けることができる。これにより固定子３の冷却性能が向上し、発電機１００の性能、および品質を向上できる。 Further, by holding the armature core 32 of the stator 3 by the convex portions 43 a and 43 b of the frame 4, the cooling air passage 7 a can be provided between the inner peripheral surface of the frame 4 and the armature core 32. Thereby, the cooling performance of the stator 3 is improved, and the performance and quality of the generator 100 can be improved.

本実施の形態１の効果について以下にまとめる。
冷却ファン２は、シュラウド２６を設置する面側（吸気面側）が、電機子コイルエンド３３ｂおよび、界磁コイルエンド１５ｂの端部と、軸方向に対向するように配置している。これにより、吸気口４１から流入する冷却風Ｗは、励磁器側の電機子コイルエンド３３ｂと界磁コイルエンド１５ｂを冷却した後、冷却風路７ａ、７ｂを通過することで電機子鉄心３２、界磁鉄心１２を冷却し、さらに、冷却風路７ａ、７ｂから流出後も、冷却ファン２側の電機子コイルエンド３３ｂと界磁コイルエンド１５ｂを冷却することができる。これにより、発電機１００の性能、および品質を向上できる。 The effects of the first embodiment are summarized below.
The cooling fan 2 is disposed so that the surface side (intake surface side) on which the shroud 26 is installed faces the armature coil end 33b and the end portions of the field coil end 15b in the axial direction. As a result, the cooling air W flowing in from the air inlet 41 cools the armature coil end 33b and the field coil end 15b on the exciter side, and then passes through the cooling air passages 7a and 7b, whereby the armature core 32, The field iron core 12 is cooled, and the armature coil end 33b and the field coil end 15b on the cooling fan 2 side can be cooled even after flowing out of the cooling air passages 7a and 7b. Thereby, the performance and quality of the generator 100 can be improved.

ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮが、電機子コイルエンド３３ｂの最外側部３３ｂＯＵＴと、界磁コイルエンド１５ｂの最内側部１５ｂＩＮの間の範囲内に存在するように設定することで、冷却風Ｗを、電機子コイルエンド３３ｂ、および、界磁コイルエンド１５ｂに沿って流すことができるため、電機子コイルエンド３３ｂ及び界磁コイルエンド１５ｂの冷却性能を向上でき、発電機１００の性能、および品質を向上できる。 By setting the innermost portion 23IN of the fan blade 23 to be within the range between the outermost portion 33bOUT of the armature coil end 33b and the innermost portion 15bIN of the field coil end 15b, the cooling air W Can flow along the armature coil end 33b and the field coil end 15b, so that the cooling performance of the armature coil end 33b and the field coil end 15b can be improved, and the performance and quality of the generator 100 can be improved. Can be improved.

特に、ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮが、電機子コイルエンド３３ｂの最内側部３３ｂＩＮよりもシャフト１１の軸心側に存在するように構成すると、ファンブレード２３が、冷却風路７ｂの直下に配置され、冷却風路７ｂを通過する冷却風Ｗの風量が増えるため、回転子１、固定子３を共に効率よく冷却でき、発電機１００の性能、および品質を向上できる。 In particular, when the innermost portion 23IN of the fan blade 23 is configured to be closer to the axial center of the shaft 11 than the innermost portion 33bIN of the armature coil end 33b, the fan blade 23 is located directly below the cooling air passage 7b. Since the air volume of the cooling air W disposed and passing through the cooling air passage 7b increases, both the rotor 1 and the stator 3 can be efficiently cooled, and the performance and quality of the generator 100 can be improved.

また、シュラウド２６の最内側部２６ＩＮが、ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮおよび、電機子コイルエンド３３ｂの最内側部３３ｂＩＮよりも径方向外側に配置されるように構成し、シュラウド２６で冷却風路７ｂを塞ぐことなく、冷却風路７ｂを通過する冷却風Ｗの損失を低減でき、固定子、回転子とも冷却性能が向上できる。これにより、発電機１００の性能、および品質を向上できる。 Further, the innermost portion 26IN of the shroud 26 is configured to be disposed radially outside the innermost portion 23IN of the fan blade 23 and the innermost portion 33bIN of the armature coil end 33b. Loss of the cooling air W passing through the cooling air passage 7b can be reduced without blocking the passage 7b, and the cooling performance of both the stator and the rotor can be improved. Thereby, the performance and quality of the generator 100 can be improved.

また、シュラウド２６の内径を、各ファンブレード２３の最内側部２３ＩＮを結んだ円の内径より大きくすることで、冷却ファン２の吸気口が拡大し、冷却ファン２の冷却性能を向上できるので、発電機１００の性能、および品質を向上できる。 In addition, by making the inner diameter of the shroud 26 larger than the inner diameter of the circle connecting the innermost portions 23IN of the fan blades 23, the intake port of the cooling fan 2 is expanded, and the cooling performance of the cooling fan 2 can be improved. The performance and quality of the generator 100 can be improved.

また、シュラウド２６の最内側部２６ＩＮが、電機子コイルエンド３３ｂの最外側部３３ｂＯＵＴよりも内側に位置するように構成すると、冷却風路７ａ側を通過した冷却風Ｗが電機子コイルエンド３３ｂの外周面から先端に沿って流れた後、冷却ファン２に吸入されるため、固定子３を効率よく冷却することが可能となる。これにより、固定子３の冷却性能が向上するため、発電機１００の性能、および品質を向上できる。 Further, when the innermost portion 26IN of the shroud 26 is configured to be located inside the outermost portion 33bOUT of the armature coil end 33b, the cooling air W that has passed through the cooling air passage 7a side of the armature coil end 33b. After flowing along the tip from the outer peripheral surface, the air is sucked into the cooling fan 2, so that the stator 3 can be efficiently cooled. Thereby, since the cooling performance of the stator 3 improves, the performance and quality of the generator 100 can be improved.

また、ファンブレード２３を、ベースプレート２５の内側から、外側に向かって直線状に固定することで、多量の冷却風Ｗを吐き出すことが可能となり、発電機１００の性能、および品質を向上できる。更に、ファンブレード２３を、板材から四角形形状に切り出して形成することにより、製造が容易で、歩留まりの高い冷却ファン２を得ることができ、発電機１００の製造コストを低減できる。 Further, by fixing the fan blade 23 linearly from the inside of the base plate 25 toward the outside, a large amount of cooling air W can be discharged, and the performance and quality of the generator 100 can be improved. Furthermore, by cutting the fan blade 23 into a square shape from the plate material, the cooling fan 2 that is easy to manufacture and has a high yield can be obtained, and the manufacturing cost of the generator 100 can be reduced.

更に、界磁コイル１５、および、電機子コイル３３のワイヤ間にワニスを含浸させることにより、各コイルの絶縁性能を確保しつつ、界磁コイルエンド１５ｂ、電機子コイルエンド３３ｂの剛性を向上させ、さらに、ワイヤ間の隙間及びスロットとコイルの間の隙間をワニスで埋めて伝熱性能を向上させることができる。これにより発電機１００の性能、および品質を向上できる。 Furthermore, by impregnating varnish between the wires of the field coil 15 and the armature coil 33, the rigidity of the field coil end 15b and the armature coil end 33b is improved while ensuring the insulation performance of each coil. Furthermore, the heat transfer performance can be improved by filling the gap between the wires and the gap between the slot and the coil with varnish. Thereby, the performance and quality of the generator 100 can be improved.

なお、本実施の形態１では、ファンブレード２３の枚数を１２枚としたが、枚数はこれに限定されるものではない。また、各ファンブレード２３は、ベースプレート２５の外周部に、等間隔に、シャフト１１の軸方向に立設されているとしたが、等間隔でなく、不等間隔に立設されていてもよい。また、電機子鉄心３２、および界磁鉄心１２のスロット形状、数は本実施の形態に限定されるものではない。また、電機子コイル３３、界磁コイル１５のコイル径、巻数も限定されるものではない。また、本実施の形態では界磁コイル１５への界磁電流の供給を、励磁器６を使用して行っているが、ブラシ（図示せず）により供給してもよい。
更に、本発明の適用は、発電機に限られるものではなく、電動機に適用できることは言うまでもない。 In the first embodiment, the number of fan blades 23 is 12. However, the number of fan blades 23 is not limited to this. In addition, although each fan blade 23 is erected on the outer periphery of the base plate 25 at equal intervals in the axial direction of the shaft 11, it may be erected at unequal intervals instead of at equal intervals. . Further, the slot shape and number of the armature core 32 and the field core 12 are not limited to the present embodiment. Further, the coil diameter and the number of turns of the armature coil 33 and the field coil 15 are not limited. In the present embodiment, the field current is supplied to the field coil 15 using the exciter 6, but may be supplied by a brush (not shown).
Furthermore, it goes without saying that the application of the present invention is not limited to a generator but can be applied to an electric motor.

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図９（ａ）は、実施の形態１の発電機１００の排気口４２周辺の要部拡大図である。
図９（ｂ）は、本実施の形態２の発電機２００の排気口４２周辺の要部拡大図である。 Embodiment 2. FIG.
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
FIG. 9A is an enlarged view of a main part around the exhaust port 42 of the generator 100 according to the first embodiment.
FIG. 9B is an enlarged view of a main part around the exhaust port 42 of the generator 200 according to the second embodiment.

図９（ａ）に示すようにシュラウド２６をファンブレード２３に取り付けても、実施の形態１に係る発電機１００では、排気口４２とシュラウド２６との隙間からの冷却風Ｗの再吸気を完全に抑制することは困難である。そこで本実施の形態では、図９（ｂ）に示すように、フレーム４の内周面に、シュラウド２６に沿ってフランジ状に突出する対向壁４５を設けている。これにより、冷却風Ｗの再吸気を更に抑制することが可能となるため、冷却ファン２の効率を向上し、発電機１００の性能、および、品質を向上することができる。 Even if the shroud 26 is attached to the fan blade 23 as shown in FIG. 9A, the generator 100 according to the first embodiment completely re-intakes the cooling air W from the gap between the exhaust port 42 and the shroud 26. It is difficult to suppress it. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9B, an opposing wall 45 that protrudes in a flange shape along the shroud 26 is provided on the inner peripheral surface of the frame 4. Thereby, since it becomes possible to further suppress the re-intake of the cooling air W, the efficiency of the cooling fan 2 can be improved, and the performance and quality of the generator 100 can be improved.

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る回転電機を、図を用いて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１０は、本発明の実施の形態３に係る回転電機の１種である回転界磁型発電機３００（以下、発電機３００という）の断面模式図である。
図１１は、図１０のＢ−Ｂ部にて切断した断面模式図である。
図１２は、回転子３０１の要部拡大側面図である。回転子３０１のシャフト１１は省略している。
図１３は、絶縁物１９の斜視図である。
図１４は、図１１のＣ−Ｃ部にて切断した要部断面図である。 Embodiment 3 FIG.
Hereinafter, the rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a rotating field generator 300 (hereinafter referred to as generator 300), which is a type of rotating electrical machine according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 12 is an enlarged side view of the main part of the rotor 301. The shaft 11 of the rotor 301 is omitted.
FIG. 13 is a perspective view of the insulator 19.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the main part taken along the line CC in FIG.

発電機３００をシャフト１１の中心軸を通る平面で切断した場合、実際には、断面にボルト１６ａとボルト１６ｂが同時に表されることはない。しかし、説明の都合上、図１０の断面模式図では、径方向の位置関係を明確にするため便宜上双方を記載している。また、発電機３００について、実施の形態１と実質的に同じ構成部品に対しては同じ符号を付し、説明を省略する。発電機３００は、突極型の回転子３０１を有する点を除き、実施の形態１の発電機１００と同様である。 When the generator 300 is cut along a plane that passes through the central axis of the shaft 11, the bolt 16 a and the bolt 16 b are not shown simultaneously in the cross section. However, for convenience of explanation, in the schematic cross-sectional view of FIG. 10, both are shown for convenience in order to clarify the positional relationship in the radial direction. In the generator 300, the same reference numerals are given to substantially the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. The generator 300 is the same as the generator 100 of the first embodiment except that the generator 300 has a salient pole type rotor 301.

回転子３０１の界磁鉄心３１２は、径方向に突出する４個の突極部３１２１を有する。突極部３１２１は、後述する絶縁物１９を介してワイヤを巻装する胴部３１２１ａと、胴部３１２１ａよりも周方向の幅が広く、外周面が電機子鉄心３２の内周面と対向する先端部３１２１ｂで構成されている。 The field iron core 312 of the rotor 301 has four salient pole portions 3121 that project in the radial direction. The salient pole portion 3121 has a body portion 3121a around which a wire is wound via an insulator 19 to be described later, and is wider in the circumferential direction than the body portion 3121a, and an outer peripheral surface thereof faces the inner peripheral surface of the armature core 32. It is comprised by the front-end | tip part 3121b.

回転子３０１は、界磁鉄心３１２と短絡板１３を貫通してこれらを固定するボルト１６ａ、１６ｂと、ボルト１６ａの軸方向両端部に被せた絶縁管１８と、胴部３１２１ａの軸方向両端部に取り付けられ、界磁コイル３１５と突極部３１２１の間の絶縁を確保する絶縁物１９と、Ｌ字形状の部品であり、隣り合う突極部３１２１の間に形成されるスロット３１２Ｓに収納される界磁コイル３１５のスロット収納部３１５ａをガイドするコイルガイド２０と、先端部３１２１ｂの内側、軸方向両端部、すなわち界磁コイル３１５に対向する面の角部３１２１ｂ１に、界磁コイル３１５を保護するように設置された２枚の絶縁板２１と、絶縁板２１と略同一厚みで、２枚の絶縁板２１の間に設置される非磁性の金属板２２をさらに備えている。 The rotor 301 includes bolts 16a and 16b that pass through the field core 312 and the short-circuit plate 13 and fix them, the insulating tube 18 that covers both ends in the axial direction of the bolt 16a, and both ends in the axial direction of the trunk portion 3121a. And an insulator 19 that secures insulation between the field coil 315 and the salient pole portion 3121, and an L-shaped component that is housed in a slot 312S formed between adjacent salient pole portions 3121. The field coil 315 is protected by the coil guide 20 that guides the slot housing portion 315a of the field coil 315 and the inner end of the tip 3121b, both axial ends, that is, the corner 3121b1 of the surface facing the field coil 315. The insulating plate 21 further includes two insulating plates 21 and a non-magnetic metal plate 22 having a thickness substantially the same as that of the insulating plate 21 and disposed between the two insulating plates 21.

絶縁管１８は、内部に貫通孔を設けた絶縁樹脂等で形成される筒状の部材であり、当該貫通孔をボルト１６の端部に差し込むことでこれに保持される。回転子３０１が回転すると、界磁コイルエンド３１５ｂは、遠心力により径方向外側方向に働く力を受ける。そこで、絶縁管１８を被せたボルト１６ａの端部にて界磁コイルエンド３１５ｂを支えている。 The insulating tube 18 is a cylindrical member formed of an insulating resin or the like with a through hole provided therein, and is held by inserting the through hole into the end of the bolt 16. When the rotor 301 rotates, the field coil end 315b receives a force acting in the radially outward direction by centrifugal force. Therefore, the field coil end 315b is supported by the end of the bolt 16a covered with the insulating tube 18.

絶縁物１９の構造を、図１３を用いて説明する。絶縁物１９は、短絡板１３と嵌合するための凹部である嵌合部１９ａと、界磁コイル３１５の径方向内側端部と外側端部の位置を矯正するガイド１９ｂと、絶縁物１９上にワイヤを整列して巻装して形成する界磁コイル３１５のピッチ（外径寸法）に合わせた溝１９ｃを備えている。 The structure of the insulator 19 will be described with reference to FIG. The insulator 19 includes a fitting portion 19 a that is a recess for fitting with the short-circuit plate 13, a guide 19 b that corrects the positions of the radially inner end and outer end of the field coil 315, and the insulator 19 Are provided with grooves 19c that match the pitch (outer diameter) of the field coil 315 formed by aligning and winding the wires.

図１４に示すように、絶縁物１９のワイヤ巻装方向の幅は、胴部３１２１ａの周方向の幅と等しくなっており、絶縁物１９を突極部３１２１の胴部３１２１ａに装着すると、径方向側面の界磁コイル３１５が対向する面同士が、略同一平面状態で連なって構成される。 As shown in FIG. 14, the width of the insulator 19 in the wire winding direction is equal to the width in the circumferential direction of the body portion 3121a, and when the insulator 19 is attached to the body portion 3121a of the salient pole portion 3121, the diameter The surfaces facing the field coils 315 on the direction side surfaces are configured to be connected in a substantially coplanar state.

本構成により、界磁コイル３１５を形成する際、胴部３１２１ａでワイヤを支えることができるため、界磁コイル３１５の形成作業時のワイヤのたわみ、ずれ等のトラブルを抑制することができる。また、界磁コイル３１５と胴部３１２１ａとの間の隙間が小さくなるため、熱抵抗が低減する。なお、図示していないが、胴部３１２１ａの周方向端面には紙、シート、もしくは、フィルム等の薄形絶縁素材が保持されており、これにより界磁コイル３１５と界磁鉄心３１２との絶縁を確保している。 With this configuration, since the wire can be supported by the body portion 3121a when the field coil 315 is formed, troubles such as bending and displacement of the wire at the time of forming the field coil 315 can be suppressed. Further, since the gap between the field coil 315 and the body portion 3121a is reduced, the thermal resistance is reduced. Although not shown, a thin insulating material such as paper, a sheet, or a film is held on the circumferential end surface of the body portion 3121a, thereby insulating the field coil 315 and the field core 312. Is secured.

また、絶縁物１９の径方向端面中央部には、溝１９ｃよりも径方向内側に凹ませた凹部１９ｄを備えているため、界磁コイル３１５を形成した際に、界磁コイル３１５と絶縁物１９の間には冷却風Ｗが通過する隙間３１５ｄが形成される。 Further, since the central portion of the insulator 19 in the radial direction has a recess 19d that is recessed radially inward from the groove 19c, the field coil 315 and the insulator are formed when the field coil 315 is formed. A gap 315 d through which the cooling air W passes is formed between 19.

コイルガイド２０は、Ｌ字形状のプレートであり、界磁鉄心３１２に取り付けられる。界磁コイル３１５の内、界磁鉄心３１２のスロット３１２Ｓに収納される部分であるスロット収納部３１５ａは、胴部３１２１ａと先端部３１２１ｂに２面を囲まれるが、残り２面はこれらを支えるものがない。従って、界磁コイル３１５の形成作業後、界磁コイル３１５が崩れる懸念がある。そこで、コイルガイド２０を取り付けてスロット収納部３１５ａをスロット３１２Ｓの内側から支えることにより、巻き崩れを防止している。 The coil guide 20 is an L-shaped plate and is attached to the field iron core 312. Of the field coil 315, the slot accommodating portion 315a, which is the portion accommodated in the slot 312S of the field iron core 312, is surrounded by the body portion 3121a and the tip portion 3121b, and the remaining two surfaces support these. There is no. Therefore, there is a concern that the field coil 315 may collapse after the field coil 315 is formed. Therefore, the coil guide 20 is attached to support the slot accommodating portion 315a from the inside of the slot 312S, thereby preventing the collapse.

なお、スロット収納部３１５ａの全域にわたりコイルガイド２０を配置すると、界磁コイル３１５の放熱を妨げるため、軸方向に数箇所だけ局所的に配置している。また、図示していないが、界磁コイル３１５とコイルガイド２０の間には、紙、シート、もしくは、フィルム等の薄形絶縁素材が挟持されており、これにより両部材間の絶縁及び、隣り合う界磁コイル３１５同士間の絶縁を確保している。 In addition, when the coil guide 20 is disposed over the entire area of the slot accommodating portion 315a, the heat dissipation of the field coil 315 is hindered, so that only a few locations are locally disposed in the axial direction. Although not shown, a thin insulating material such as paper, sheet, or film is sandwiched between the field coil 315 and the coil guide 20, so that the insulation between the two members and the adjacent material are adjacent to each other. Insulation between the matching field coils 315 is ensured.

絶縁板２１は、先端部３１２１ｂの内側、軸方向両端部に設置される。回転子３０１が回転すると、界磁コイルエンド３１５ｂは遠心力を受け、径方向外側方向に働く力を受ける。この際に、先端部３１２１ｂの径方向内側かつ軸方向両端の角部で界磁コイルエンド３１５ｂを傷つける懸念がある。そこで、絶縁板２１を挿入してこれを保護している。 The insulating plate 21 is installed inside the distal end portion 3121b and at both axial end portions. When the rotor 301 rotates, the field coil end 315b receives a centrifugal force and receives a force acting in the radially outward direction. At this time, there is a concern that the field coil end 315b may be damaged at the corners on the radially inner side and the axially opposite ends of the tip 3121b. Therefore, the insulating plate 21 is inserted to protect it.

なお、軸方向の全域に絶縁板２１を設けると、界磁コイル３１５と先端部３１２１ｂ間の熱抵抗が悪化する。そこで先端部３１２１ｂの軸方向、両端部のみに絶縁板２１を設置し、その間には、例えばステンレス等、非磁性の金属板２２を設置して熱抵抗を低減している。なお、図示していないが、界磁コイル３１５と金属板２２の間には、紙、シート、もしくは、フィルム等の薄形絶縁素材が挟持されており、これにより絶縁を確保している。 If the insulating plate 21 is provided in the entire area in the axial direction, the thermal resistance between the field coil 315 and the tip 3121b is deteriorated. Therefore, the insulating plate 21 is installed only in the axial direction and both ends of the distal end portion 3121b, and a nonmagnetic metal plate 22 such as stainless steel is installed between them to reduce the thermal resistance. Although not shown, a thin insulating material such as paper, a sheet, or a film is sandwiched between the field coil 315 and the metal plate 22, thereby ensuring insulation.

回転子３０１を固定子３の内側に配置すると、両部品の間の隙間は、冷却風Ｗが通過する風路３０７ｂとなる。この際、界磁コイル３１５は、各突極部３１２１間のスロット３１２Ｓ内に形成されるため、風路３０７ｂに対して、界磁コイル３１５が露出した状態となる。これにより、風路３０７ｂを通過する冷却風Ｗが界磁コイル３１５を直接冷却することができる。 When the rotor 301 is disposed inside the stator 3, a gap between the two parts becomes an air path 307 b through which the cooling air W passes. At this time, since the field coil 315 is formed in the slot 312S between the salient pole portions 3121, the field coil 315 is exposed to the air path 307b. As a result, the cooling air W passing through the air passage 307b can directly cool the field coil 315.

また、胴部３１２１ａにワイヤを巻装して形成される界磁コイル３１５の界磁コイルエンド３１５ｂは、３本に分離して、それぞれの間に冷却風路となる隙間３１５ｃを形成している。隙間３１５ｃを設けると、界磁コイルエンド３１５ｂの軸方向の高さが高くなり剛性が落ちる。そこで界磁コイルエンド３１５ｂの形状を維持するため、界磁コイルエンド３１５ｂを固縛し、絶縁管１８を被せたボルト１６ａの端部で外周側から支持し、さらに界磁コイル１５にはワニスを含侵させている。 The field coil end 315b of the field coil 315 formed by winding a wire around the body 3121a is separated into three, and a gap 315c serving as a cooling air passage is formed between them. . When the gap 315c is provided, the axial height of the field coil end 315b increases and the rigidity decreases. In order to maintain the shape of the field coil end 315b, the field coil end 315b is secured and supported from the outer peripheral side by the end of the bolt 16a covered with the insulating tube 18, and the varnish is applied to the field coil 15. Impregnated.

本実施の形態３の効果について以下にまとめる。
本実施の形態３の構成によれば、界磁鉄心３１２に径方向に突出する４個の突極部３１２１を形成し、界磁コイル３１５を突極部３１２１の胴部３１２１ａに巻装するため、巻装作業時間の短縮ができ、発電機３００の生産性が向上する。また、回転子３０１と固定子３の間に形成される風路３０７ｂに対して、界磁コイル３１５が露出した状態となるため、界磁コイル３１５の冷却性能が向上し、発電機３００の性能、および品質を向上できる。 The effects of the third embodiment are summarized below.
According to the configuration of the third embodiment, four salient pole portions 3121 projecting in the radial direction are formed on the field iron core 312, and the field coil 315 is wound around the body portion 3121 a of the salient pole portion 3121. The winding work time can be shortened, and the productivity of the generator 300 is improved. Further, since the field coil 315 is exposed to the air passage 307b formed between the rotor 301 and the stator 3, the cooling performance of the field coil 315 is improved, and the performance of the generator 300 is improved. And improve the quality.

また、界磁コイルエンド３１５ｂは、３本に分離して冷却風路となる隙間３１５ｃを軸方向に形成しているため、界磁コイルエンド３１５ｂの冷却性能が向上し、発電機３００の性能、および品質を向上できる。また、絶縁物１９と界磁コイルエンド３１５ｂの間には、冷却風Ｗが通過する隙間３１５ｄを軸方向に設けているため、界磁コイルエンド３１５ｂの冷却性能が向上し、発電機３００の性能、および品質を向上できる。 Further, since the field coil end 315b is formed with a gap 315c that is divided into three and serves as a cooling air passage in the axial direction, the cooling performance of the field coil end 315b is improved, the performance of the generator 300, And improve the quality. Further, since the gap 315d through which the cooling air W passes is provided in the axial direction between the insulator 19 and the field coil end 315b, the cooling performance of the field coil end 315b is improved and the performance of the generator 300 is improved. And improve the quality.

また、胴部３１２１ａの軸方向、両端部に装着される絶縁物１９には、界磁コイル３１５のピッチ（外径寸法）に合わせた溝１９ｃが形成されている。従って、巻装作業時のワイヤの乱れを抑制でき、ワイヤ間の無駄な隙間を減らすことができる。これにより、界磁コイル３１５の熱抵抗を低減でき、発電機３００の性能、および品質を向上できる。 In addition, grooves 19c that match the pitch (outer diameter) of the field coil 315 are formed in the insulator 19 that is attached to both ends of the body 3121a in the axial direction. Accordingly, it is possible to suppress the disturbance of the wire during the winding operation, and it is possible to reduce a useless gap between the wires. Thereby, the thermal resistance of the field coil 315 can be reduced, and the performance and quality of the generator 300 can be improved.

また、界磁コイルエンド３１５ｂは、外周側から絶縁管１８を被せたボルト１６ａの端部により支持されているため、回転子３０１の回転時に受ける遠心力による界磁コイルエンド３１５ｂのたわみを抑制でき、発電機３００の品質を向上できる。 Further, since the field coil end 315b is supported by the end of the bolt 16a covered with the insulating tube 18 from the outer peripheral side, it is possible to suppress the deflection of the field coil end 315b due to the centrifugal force received when the rotor 301 rotates. The quality of the generator 300 can be improved.

また、絶縁物１９のワイヤ巻装方向の幅は、胴部３１２１ａの周方向幅と等しくなっており、絶縁物１９を突極部の胴部３１２１ａに装着すると、径方向側面の界磁コイル３１５と対向する面同士が、略同一平面状態で連なって構成されるため、界磁コイル３１５の形成作業時の、ワイヤたわみ、ずれ等のトラブルを抑制でき、発電機３００の生産性を向上できる。さらに、界磁コイル３１５と胴部３１２１ａの隙間が小さくなるため、界磁コイル３１５と胴部３１２１ａ間の熱抵抗が低減し、発電機３００の性能、および品質を向上できる。 Further, the width of the insulator 19 in the wire winding direction is equal to the circumferential width of the body portion 3121a. When the insulator 19 is mounted on the body portion 3121a of the salient pole portion, the field coil 315 on the radial side surface is provided. Since the surfaces facing each other are configured to be connected in substantially the same plane state, troubles such as wire deflection and displacement at the time of forming the field coil 315 can be suppressed, and the productivity of the generator 300 can be improved. Furthermore, since the gap between the field coil 315 and the body portion 3121a is reduced, the thermal resistance between the field coil 315 and the body portion 3121a is reduced, and the performance and quality of the generator 300 can be improved.

また、絶縁物１９は、嵌合部１９ａにて短絡板１３に固定され、絶縁物１９の位置ずれが抑制されるので、回転子３０１の巻線作業性が向上し、発電機３００の製造コストを低減できる。また、界磁コイル３１５のスロット収納部３１５ａは、軸方向に複数個配置したコイルガイド２０によってガイドされるので、界磁コイル３１５の巻き崩れを防止でき、発電機３００の品質を向上できる。 Moreover, since the insulator 19 is fixed to the short-circuit plate 13 by the fitting portion 19a and the displacement of the insulator 19 is suppressed, the winding workability of the rotor 301 is improved, and the manufacturing cost of the generator 300 is increased. Can be reduced. Moreover, since the slot accommodating part 315a of the field coil 315 is guided by the coil guide 20 arranged in the axial direction, the field coil 315 can be prevented from being collapsed, and the quality of the generator 300 can be improved.

また、先端部３１２１ｂの内側と界磁コイル３１５との間には、絶縁板２１、および、金属板２２を併用して配置しているため、遠心力による界磁コイル３１５の絶縁破壊を抑制しつつ、伝熱性能を確保できる。これにより、発電機３００の性能、および品質を向上できる。また、金属板２２は非磁性の材料を使用するため、渦電流の発生が抑制され、発電機３００の性能、および品質を向上できる。 In addition, since the insulating plate 21 and the metal plate 22 are used together between the inside of the distal end portion 3121b and the field coil 315, the dielectric breakdown of the field coil 315 due to centrifugal force is suppressed. While ensuring heat transfer performance. Thereby, the performance and quality of the generator 300 can be improved. Moreover, since the metal plate 22 uses a nonmagnetic material, generation | occurrence | production of an eddy current is suppressed and the performance and quality of the generator 300 can be improved.

本実施の形態３では、突極部の数を４個としているが、数はこれに限定されるものではない。また、界磁コイルエンド３１５ｂの隙間３１５ｃを２つとしているが、数はこれに限定されるものではない。また、電機子鉄心３２、および界磁鉄心３１２のスロット形状、数はこれに限定されるものではない。また、電機子コイル３３、界磁コイル３１５のコイル径、巻数は限定されるものではない。 In the third embodiment, the number of salient pole parts is four, but the number is not limited to this. In addition, although there are two gaps 315c between the field coil ends 315b, the number is not limited to this. Further, the slot shape and number of the armature core 32 and the field core 312 are not limited to this. The coil diameter and the number of turns of the armature coil 33 and the field coil 315 are not limited.

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

１００，２００，３００回転界磁型発電機（回転電機）、１，３０１回転子、
１１シャフト、１２，３１２界磁鉄心（回転子鉄心）、
１２Ｓ，３１２Ｓスロット、３１２１突極部、３１２１ａ胴部、
３１２１ｂ先端部、３１２１ｂ１角部、１３短絡板、
１５，３１５界磁コイル（回転子コイル）、１５ａ，３１５ａスロット収納部、
１５ｂ，３１５ｂ界磁コイルエンド（回転子コイルエンド）、１５ｂＩＮ最内側部、２冷却ファン、２３ファンブレード、２３ＩＮ最内側部、２３ＯＵＴ最外側部、２３Ｓ送風面、２３ａ，２３ｂ側面、２４ファンボス、２５ベースプレート、
２６シュラウド、２６ＩＮ最内側部、２６ａ開口部、３固定子、４フレーム、５ａ，５ｂブラケット、６励磁器、７ａ，７ｂ，３０７ｂ冷却風路、Ｗ冷却風、１６，１６ａ，１６ｂボルト、１８絶縁管、１９絶縁物、１９ａ嵌合部、
１９ｂガイド、１９ｃ溝、１９ｄ凹部、２０コイルガイド、２１絶縁板、
２２金属板、３１Ｓスロット、３２電機子鉄心（固定子鉄心）、
３３電機子コイル（固定子コイル）、３３ａスロット収納部、
３３ｂ電機子コイルエンド（固定子コイルエンド）、３３ｂＩＮ最内側部、
３３ｂＯＵＴ最外側部、４１吸気口、４２排気口、４３ａ〜４３ｃ凸部、
４４位置決め部、４５対向壁、５１ａ，５１ｂベアリング、６１励磁固定子、
６２励磁回転子、６３整流素子、６４保持板、Ｈ１，Ｈ２貫通孔、
３１５ｃ，３１５ｄ隙間。 100, 200, 300 Rotating field type generator (rotary electric machine), 1,301 rotor,
11 Shaft, 12, 312 Field core (rotor core),
12S, 312S slot, 3121 salient pole part, 3121a body part,
3121b tip portion, 3121b1 corner portion, 13 short-circuit plate,
15, 315 Field coil (rotor coil), 15a, 315a Slot housing,
15b, 315b Field coil end (rotor coil end), 15bIN innermost part, 2 cooling fan, 23 fan blade, 23IN innermost part, 23OUT outermost part, 23S air blowing surface, 23a, 23b side surface, 24 fan boss, 25 base plate,
26 shroud, 26IN innermost part, 26a opening, 3 stator, 4 frame, 5a, 5b bracket, 6 exciter, 7a, 7b, 307b cooling air passage, W cooling air, 16, 16a, 16b bolt, 18 insulation Pipe, 19 insulator, 19a fitting part,
19b guide, 19c groove, 19d recess, 20 coil guide, 21 insulating plate,
22 metal plate, 31S slot, 32 armature core (stator core),
33 armature coil (stator coil), 33a slot housing,
33b Armature coil end (stator coil end), 33bIN innermost part,
33bOUT outermost part, 41 intake port, 42 exhaust port, 43a-43c convex part,
44 Positioning part, 45 Opposite wall, 51a, 51b Bearing, 61 Excitation stator,
62 exciting rotor, 63 rectifying element, 64 holding plate, H1, H2 through-hole,
315c, 315d gap.

Claims

A shaft rotatably supported by the frame;
A rotor core fixed to the shaft, a plurality of rotor coils formed by winding a wire around the rotor core, and a fan blade fixed to the shaft coaxially with the shaft and attached in the circumferential direction A rotor with a cooling fan;
In a rotating electrical machine comprising a stator comprising a stator core disposed on the outer peripheral side of the rotor via a gap, and a plurality of stator coils formed by winding wires around the stator core,
The cooling fan includes a fan boss fitted to the shaft, a disk-like base plate attached to the fan boss perpendicular to the axial direction of the shaft, and the shaft on the base plate in the circumferential direction of the base plate. A plurality of fan blades for discharging cooling air standing in the axial direction, and a ring fixed to the surface of the plurality of fan blades on the opposite side to the surface attached to the base plate, coaxially with the shaft With a shroud
The frame includes an exhaust port on the outer peripheral side of the position through which the rotating fan blade passes, and an intake port on the opposite side across the stator as viewed from the cooling fan,
The innermost portion of the shroud is a rotating electrical machine in which the stator coil is disposed radially outward from the innermost portion of a stator coil end where the stator coil extends in the axial direction from the stator core.

2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein an innermost portion of the shroud is disposed radially outside an innermost portion of the fan blade.

The innermost part of the fan blade is disposed radially inward from the outermost part of the stator coil end,
The innermost portion of the fan blade is disposed on a radially outer side than an innermost portion of a rotor coil end in which the rotor coil extends in an axial direction from the rotor iron core. The rotating electrical machine described.

4. The rotating electrical machine according to claim 3, wherein an innermost portion of the fan blade is present radially inward of an innermost portion of the stator coil end.

The frame includes a plurality of protrusions that support the stator core in the frame so as to form a cooling air path between an inner peripheral surface of the frame and an outer peripheral surface of the stator core. The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4.

The rotating electrical machine according to claim 5, wherein an innermost portion of the shroud is present radially inside an outermost portion of the stator coil end.

The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein a blower surface of the fan blade extends in a planar shape from the inner side to the outer peripheral side of the base plate.

The rotating electrical machine according to claim 7, wherein a blower surface of the fan blade is a square.

The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 8, wherein the frame includes a facing wall that protrudes inwardly in a flange shape along the shroud.

The rotor core includes a plurality of salient pole portions protruding radially outward,
Insulators are attached to both ends of the shaft of the salient pole portion in the axial direction of the shaft,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9, wherein the rotor coil is formed in the body portion via the insulator.

The rotating electrical machine according to claim 10, wherein the insulator has a recess that forms a cooling gap with the rotor coil.

The cooling gap is provided in at least one of the rotor coil ends formed to extend from both axial end surfaces of the rotor core. Rotating electric machine.

The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 12, wherein a varnish is impregnated between the rotor coil and the wire of the stator coil.